高墩施工技術(shù)在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用

摘要 文章以探明大型公路橋梁高墩柱施工技術(shù)為研究目的，結(jié)合成都至宜賓高速公路沿線大型橋梁的矩形高墩柱工程實(shí)例，著重探討了基于勁性骨架、模板翻升等工藝的墩柱施工方案。結(jié)果表明，案例工程結(jié)果如期完工，各橋梁各墩樁均達(dá)到了驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，且施工期間未出現(xiàn)安全事故。可見，大型公路橋梁高墩柱施工具有一定難度，借助更加穩(wěn)固的骨架結(jié)構(gòu)，并配合翻模法可取得理想的施工效果，值得推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 高墩柱；公路橋梁；混凝土澆筑；施工技術(shù)；質(zhì)量控制

中圖分類號 U445.559 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）13-0142-03

0 引言

高墩施工技術(shù)是指在公路橋梁建設(shè)中，針對高度超過一定標(biāo)準(zhǔn)（通常根據(jù)具體工程要求和地區(qū)規(guī)范而定）的橋墩所采取的一系列施工方法和措施。這種技術(shù)涉及橋墩基礎(chǔ)處理、模板設(shè)計(jì)與搭設(shè)、鋼筋骨架的安裝、混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)等多個(gè)施工環(huán)節(jié)，以確保高墩的穩(wěn)固性和承載能力。以下就結(jié)合工程實(shí)例，著重探討公路橋梁的高墩施工技術(shù)，希望能為相關(guān)領(lǐng)域工作者提供一定參考。

1 高墩施工技術(shù)的概述

1.1 高墩施工技術(shù)的定義與特點(diǎn)

高墩柱具有以下特點(diǎn)[1]：

（1）技術(shù)復(fù)雜度高。由于高墩的高度較大，其施工涉及的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工工藝都相對復(fù)雜，需要綜合考慮地質(zhì)條件、荷載要求、施工環(huán)境等多方面因素，確保施工過程的穩(wěn)定性和安全性。

（2）施工周期長。高墩施工往往需要在橋墩基礎(chǔ)處理、鋼筋骨架安裝、模板搭設(shè)、混凝土澆筑等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)操作，這些步驟都需要時(shí)間完成。因此，高墩施工技術(shù)的實(shí)施周期相對較長。

（3）質(zhì)量控制要求高。高墩作為公路橋梁的重要組成部分，其施工質(zhì)量直接影響橋梁的整體穩(wěn)定性和安全性。因此，在高墩施工過程中，需要嚴(yán)格控制各個(gè)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量，確保施工結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）環(huán)境影響顯著。高墩施工往往涉及大量的土方開挖、混凝土澆筑等作業(yè)，這些作業(yè)對周圍環(huán)境影響較大。因此，在實(shí)施高墩施工技術(shù)時(shí)，需要充分考慮環(huán)境保護(hù)要求，采取相應(yīng)的措施減少對周圍環(huán)境的影響。

（5）技術(shù)創(chuàng)新與可持續(xù)性。隨著公路橋梁建設(shè)的不斷發(fā)展，高墩施工技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和改進(jìn)?，F(xiàn)代高墩施工技術(shù)不僅注重施工質(zhì)量和安全性，還更加注重技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)性，以滿足日益增長的交通需求和環(huán)境保護(hù)要求。

1.2 高墩施工技術(shù)的適用條件

（1）從工程需求來看，高墩施工技術(shù)適用于那些需要跨越寬闊河流、峽谷或其他障礙物，且橋墩高度超過常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目。

（2）地質(zhì)條件是高墩施工技術(shù)適用性的關(guān)鍵因素。高墩施工通常要求地基穩(wěn)定、承載能力高，并且能夠承受施工過程中的各種荷載。因此，適用高墩施工技術(shù)的地質(zhì)條件包括巖石、堅(jiān)硬土層或經(jīng)過適當(dāng)處理的不良地質(zhì)條件，如軟土、砂土等。這些地質(zhì)條件能夠提供足夠的支撐力，以確保高墩的穩(wěn)定性和安全性。

（3）環(huán)境因素也是影響高墩施工技術(shù)適用性的重要因素。高墩施工往往需要在復(fù)雜的自然環(huán)境中進(jìn)行，如山區(qū)、河流沿岸等。在這些環(huán)境下，施工條件可能較為惡劣，如地形崎嶇、氣候條件惡劣等。因此，高墩施工技術(shù)需要具備較高的適應(yīng)性和靈活性，以適應(yīng)不同的施工環(huán)境和條件。

（4）技術(shù)可行性也是決定高墩施工技術(shù)適用性的重要因素。高墩施工涉及多個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)和施工工藝，需要施工單位具備相應(yīng)的技術(shù)能力和經(jīng)驗(yàn)。

2 高墩施工技術(shù)在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用

2.1 項(xiàng)目概況

成都至宜賓高速公路ZCB3-4項(xiàng)目起點(diǎn)樁號為K79+

505，止點(diǎn)樁號為K85+095，采用設(shè)計(jì)速度為120 km/h、路基寬度為34.5 m、雙向六車道的高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，路線全長5.59 km。該項(xiàng)目橋梁工程共4 683.6 m/15座（單幅），上部結(jié)構(gòu)采用預(yù)應(yīng)力簡支T梁和預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，下部構(gòu)造采用柱式墩、矩形墩，橋臺采用重力臺、肋板臺，樁基礎(chǔ)采用端承鉆孔灌注樁基礎(chǔ)、擴(kuò)大基礎(chǔ)，墩柱高度大于40 m的矩形墩共計(jì)26根。

2.2 施工工藝流程

矩形墩施工工藝流程如圖1所示[2]。

2.3 高墩施工關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)

2.3.1 施工準(zhǔn)備工作

（1）圖紙會審。根據(jù)施工圖紙等設(shè)計(jì)文件，組織項(xiàng)目相關(guān)技術(shù)人員熟悉，結(jié)合進(jìn)入施工現(xiàn)場踏勘了解的情況進(jìn)行施工圖紙會審。

（2）試驗(yàn)準(zhǔn)備。高墩施工前對所用原材料包括鋼筋、水泥、地材、摻加材料及相關(guān)配件進(jìn)行取樣，并向工地試驗(yàn)室或外委送檢，同時(shí)確定混凝土的配合比，確定合格后方可進(jìn)行現(xiàn)場施工作業(yè)。

（3）測量準(zhǔn)備。在高墩施工作業(yè)前，對測量控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)核，建立符合規(guī)范等級要求的施工控制加密控制網(wǎng)，控制點(diǎn)精度要求應(yīng)滿足施工需要。

（4）物資材料、機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備。按照施工設(shè)計(jì)圖相關(guān)內(nèi)容，做好鋼材等材料的準(zhǔn)備工作，保證物資材料按施工計(jì)劃供應(yīng)，滿足施工需要。根據(jù)現(xiàn)場施工要求，安排性能好的機(jī)械設(shè)備進(jìn)場。進(jìn)場后，立即進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)與保養(yǎng)，以保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3.2 勁性骨架制作和安裝

（1）勁性骨架施工時(shí)，主要考慮以下因素[3]：

①主筋接長時(shí)穩(wěn)定的需要。

②勁性骨架自身穩(wěn)定及精確定位鋼筋剛度的需要。

③承臺施工時(shí)，對墩柱勁性骨架預(yù)埋，預(yù)埋深度為150 cm；墩柱勁性骨架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段高按4.5 m/節(jié)進(jìn)行分節(jié)設(shè)置，局部節(jié)段隨墩柱單次澆注調(diào)整。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段施工中，勁性骨架外露預(yù)留長度為20 cm，骨架每次安裝4.5 m，并與基礎(chǔ)節(jié)塔身混凝土澆筑后預(yù)留的外露勁性骨架進(jìn)行搭接，搭接后的勁性骨架總高度為4.7 m。

（2）勁性骨架加工：

①勁性骨架在鋼筋加工場進(jìn)行集中加工，每段骨架標(biāo)準(zhǔn)高4.5 m。

②為方便加工，根據(jù)骨架制作的重復(fù)性，勁性骨架所用型鋼應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行下料，在加工場實(shí)樣劃出各大小片的尺寸、型鋼布置的位置。

③加工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制主要受力角鋼及水平角鋼位置，通過采取設(shè)置焊接胎架和勁性夾具的措施控制焊接變形，減少加工誤差。

④勁性骨架制作好后進(jìn)行拼裝檢査，檢査合格后方可運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，利用塔吊將骨架吊至安裝位置拼成整體，減少現(xiàn)場安裝時(shí)間。

（3）勁性骨架現(xiàn)場安裝：

①勁性骨架運(yùn)輸至施工現(xiàn)場后，利用施工塔吊吊運(yùn)至墩身施工節(jié)段位置就位，骨架上、下兩節(jié)段間應(yīng)采用等強(qiáng)度焊接連接。

②骨架安裝高度應(yīng)滿足每節(jié)塔柱混凝土澆筑和鋼筋綁扎需要。

③骨架安裝前，應(yīng)對已有骨架頂角點(diǎn)測量高程；若有偏差，利用主角鋼接頭的連接角鋼將標(biāo)高調(diào)整一致。

④骨架起吊就位后，應(yīng)首先用吊垂球控制其斜率進(jìn)行初步定位，然后用全站儀測量其上口坐標(biāo)，對結(jié)合部位進(jìn)行點(diǎn)焊，在確認(rèn)位置無誤后再分段進(jìn)行焊接。

2.3.3 鋼筋加工和安裝

（1）鋼筋加工。所有鋼筋均在鋼筋加工場集中加工，主筋采用“自動鋸切+車絲+打磨”生產(chǎn)線集中加工，箍筋采用數(shù)控彎箍機(jī)加工，經(jīng)檢驗(yàn)合格后運(yùn)至現(xiàn)場進(jìn)行安裝。

（2）鋼筋安裝。鋼筋安裝應(yīng)按豎向主筋、水平筋、箍筋、倒角筋的順序進(jìn)行安裝。在勁性骨架平聯(lián)上預(yù)留主筋位置并接長主筋，主筋采用滾軋直螺紋連接，根據(jù)施工要求配置各分段長度和加工端頭螺紋。主筋采用塔吊提升至待安裝位置后，人工逐根提起對接，使用管鉗擰緊鋼筋接頭，并及時(shí)綁扎在勁性骨架上予以穩(wěn)固，并保證其豎直度、間距和傾角符合設(shè)計(jì)要求。箍筋和分布鋼筋按照自下向上的順序進(jìn)行安裝，箍筋必須緊貼主鋼筋；箍筋和分布鋼筋層間距準(zhǔn)確，每層內(nèi)的鋼筋保持在同一水平面內(nèi)，安裝牢固[4]。

2.3.4 模板施工

（1）模板設(shè)計(jì)。每個(gè)墩柱配置3層模板，其中2層用于活動層模板，1層用于固定層模板。每層模板高2.25 m，長度與墩柱截面邊長一致，面板厚度5 mm；背肋采用[10槽鋼，間距為30 cm；短邊背架采用2I16雙槽鋼，長邊背架采用2I25雙槽鋼，間距為1.35 m；四角斜拉桿采用Φ25精軋螺紋鋼，模板采用塔吊安裝。

（2）模板安裝。關(guān)模前應(yīng)先將模板打磨拋光，并保證板面清潔。在安裝第一模的時(shí)候必須測量出四個(gè)角的高程，保證澆筑第一模時(shí)的模板處于水平狀態(tài)。模板使用Φ20高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，模板關(guān)好后采用四角拉桿進(jìn)行加固，拉桿采用Φ25的精軋鋼。

（3）模板翻升。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到10 MPa時(shí)可以進(jìn)行拆模。翻模施工時(shí)，拆模后應(yīng)先將模板向外移出再利用塔吊向上翻升。每次翻升保留上面一節(jié)模板，把最下面的二層模板逐層拆開并移出，再利用塔吊將模板吊起，并放置于上層模板的相應(yīng)位置，最后進(jìn)行模板組裝并用高強(qiáng)螺栓將該節(jié)模板與下層模板連接，每次安裝高度為2.25 m。

2.3.5 混凝土澆筑

墩身混凝土采用集中拌和，拌和過程中必須有試驗(yàn)員在現(xiàn)場，以控制混凝土質(zhì)量。采用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)至施工現(xiàn)場后，應(yīng)先采用塔吊提升或泵送入模；當(dāng)墩柱澆筑到較高位置且汽車泵無法輸送時(shí)，應(yīng)采用塔吊吊運(yùn)入模澆筑?；炷磷杂蓛A倒高度超過2 m時(shí)應(yīng)使用串筒，避免混凝土離析。

嚴(yán)格控制好混凝土的坍落度，確保坍落度控制在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)；為確?；炷镣庥^色澤一致，混凝土必須采用同一廠家、同一標(biāo)號、同一品種規(guī)格的原材料進(jìn)行拌制。

在墩身混凝土澆筑前，應(yīng)先對接觸面進(jìn)行灑水濕潤。

混凝土采用分層澆注，分層厚度控制在30 cm，對稱布料，以免墩身模板整體傾移?；炷琳駬v使用50型插入式振搗棒，振搗棒移動間距不應(yīng)超過振動棒作用半徑的1.5倍，并與側(cè)模保持5～10 cm的距離。振搗時(shí)應(yīng)插入下層混凝土5～10 cm，采取“快插慢拔”的振搗方法進(jìn)行振搗，效果以不出氣泡、混凝土不下沉及表面呈現(xiàn)浮漿為準(zhǔn)。振搗應(yīng)充分，防止過振、欠振和漏振現(xiàn)象的發(fā)生。

混凝土澆筑時(shí)應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行墩柱位移的觀測記錄，檢查模板支撐是否松動，預(yù)留孔是否移位等，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施，確保澆筑的墩身垂直度、混凝土內(nèi)實(shí)外光線形流暢。

對完成混凝土澆筑的墩身應(yīng)指派專人對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，在混凝土澆筑12 h后開始灑水養(yǎng)護(hù)，防止產(chǎn)生干縮裂縫。混凝土澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間不得小于7 d，澆水應(yīng)使混凝土表面能保持連續(xù)的濕潤狀態(tài)。

3 高墩施工技術(shù)的質(zhì)量控制措施

高墩施工技術(shù)的質(zhì)量控制措施是確保高墩施工質(zhì)量和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。針對高墩施工的特點(diǎn)和難點(diǎn)，質(zhì)量控制措施應(yīng)貫穿整個(gè)施工過程，從施工準(zhǔn)備到施工完成，并涉及材料選擇、施工工藝、監(jiān)測與檢測等多個(gè)方面。具體質(zhì)量控制措施主要包括以下幾個(gè)方面[5]：

（1）材料選擇是高墩施工技術(shù)質(zhì)量控制的基礎(chǔ)，應(yīng)選用符合規(guī)范要求的優(yōu)質(zhì)材料，如高強(qiáng)度混凝土、優(yōu)質(zhì)鋼筋等，以確保施工質(zhì)量和耐久性。同時(shí)，對于進(jìn)場的材料應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)和控制，確保其符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）施工工藝的質(zhì)量控制是確保高墩施工質(zhì)量的關(guān)鍵。在施工過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案和操作規(guī)程進(jìn)行施工，確保每個(gè)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量都符合要求。對于模板設(shè)計(jì)、鋼筋骨架安裝、混凝土澆筑等關(guān)鍵工序，應(yīng)實(shí)施專項(xiàng)的質(zhì)量控制措施，如模板尺寸和位置精度控制、鋼筋骨架焊接和固定的質(zhì)量控制、混凝土澆筑和振搗的質(zhì)量控制等。

（3）監(jiān)測與檢測也是高墩施工技術(shù)質(zhì)量控制的重要手段。在施工過程中，應(yīng)定期對高墩進(jìn)行變形監(jiān)測和應(yīng)力檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理潛在的質(zhì)量問題。同時(shí)，對于施工完成后的高墩，應(yīng)進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測和評估，確保其符合設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）質(zhì)量控制措施的實(shí)施需要有效的管理體系和制度保障。施工單位應(yīng)建立完善的質(zhì)量管理體系，明確質(zhì)量目標(biāo)和責(zé)任分工，確保各項(xiàng)質(zhì)量控制措施均得到有效執(zhí)行。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)施工現(xiàn)場的管理和監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理施工過程中的質(zhì)量問題，確保高墩施工的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

該研究通過對高墩施工技術(shù)在公路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)分析和研究，深入探討了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用情況、技術(shù)特點(diǎn)、質(zhì)量控制措施以及經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。研究結(jié)果表明，高墩施工技術(shù)作為公路橋梁建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)之一，在提高橋梁穩(wěn)定性和承載能力方面發(fā)揮著重要作用。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，高墩施工技術(shù)將繼續(xù)向著更高效、更環(huán)保、更可持續(xù)的方向發(fā)展。該研究為高墩施工技術(shù)在公路橋梁建設(shè)中的實(shí)踐提供了理論支持和指導(dǎo)，可為相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展提供有益參考。

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[4]朱懷富. 高墩施工技術(shù)在高速公路橋梁施工中的應(yīng)用[J]. 運(yùn)輸經(jīng)理世界， 2023（16）： 130-132.

[5]魏慧平. 高墩施工技術(shù)在高速公路橋梁施工中的應(yīng)用[J]. 四川建材， 2022（9）： 123-124.

收稿日期：2024-02-22

作者簡介：卿三林（1985—），男，本科，工程師，從事工程項(xiàng)目管理工作。